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中国科学院上海植物生理生态研究所专辑简介

中国科学：生命科学 2013年第12期43卷 1003-1006页

作者：薛红卫中国科学院上海植物生理生态研究所

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所（简称“上海植物生理生态研究所”）是由原中国科学院上海植物生理研究所（简称“上海植物生理研究所”）与原中国科学院上海昆虫研究所（简称“上海昆虫研究所”），在中国科学院启动... 详细信息

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所（简称“上海植物生理生态研究所”）是由原中国科学院上海植物生理研究所（简称“上海植物生理研究所”）与原中国科学院上海昆虫研究所（简称“上海昆虫研究所”），在中国科学院启动“知识创新工程”的战略背景下于1999年5月整合而成．

关键词：植物生理生态中国科学院研究所上海专辑科学研究院创新工程昆虫

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肠芯片在宿主-微生物互作中的研究进展

生物工程学报 2024年第9期40卷 2916-2933页

作者：李向阳史鹏程张乐王慧尤晓颜赵国屏河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023 中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院上海植物生理生态研究所上海200032 中国科学院上海营养与健康研究所上海200031 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物... 详细信息

人体肠道是一个复杂的生态系统,富含多样的微生物群落,这些微生物群落在营养吸收、药物代谢和机体免疫等方面发挥着关键作用。随着微流控技术和器官芯片技术的不断发展,肠芯片已经成为模拟宿主-微生物互作的有力工具。这些微型化的生物系统能够在体外模拟人体肠道的复杂生理环境,为研究肠道微生物与宿主之间的相互作用提供了一个独特的平台。本文首先介绍了人体肠道的生理特点,总结了微流控器官芯片集成多细胞组分、生物流体、氧气梯度、机械力学等微环境因素在体外重塑肠道微生理系统的优势,阐述了衡量体外肠芯片构建成功与否的关键性能指标,并综述了芯片上的肠-微生物互作模型在肠道微生态研究、疾病模拟和药物评价方面的研究进展,最后讨论了其局限性和未来的发展趋势,以期为应用肠芯片深入研究肠道微生物与宿主的相互作用提供参考。

关键词：肠道微流控肠芯片宿主-微生物互作病理生理学

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合成生物学赋能:从学科发展到产业转化

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 851-861页

作者：熊燕马雪晴陈大明刘晓赵国屏中国科学院上海营养与健康研究所上海生命科学信息中心上海200031 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海营养与健康研究所生物医学大数据中心上海200031 中国科学院分子植物科学卓越创新中心上海200032

合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念,在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式,并在基因组和系统生物学的基础上,构建工程化的新生命体系,为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径,不... 详细信息

合成生物学通过引入工程科学“自下而上”认识生命体系的理念,在生命科学研究中采用“设计—构建—测试—学习”迭代的研究范式,并在基因组和系统生物学的基础上,构建工程化的新生命体系,为生命科学提供了“从创造到理解”的新途径,不仅颠覆了从整体到局部的“格物致知—还原论”的传统研究策略,还开启了理解生命本质的“建物致知”新文化。同时,合成生物学将生物技术由“模拟自然过程”和“遗传工程改造”上升至“定量理性设计”和“标准化构建测试”的高度,推动生物工程和代谢工程朝着对标生命过程的高效率、普适性的工程化“重编程”,甚至是“从头构建”的新高度,以实现“建物致用”的目标。文章梳理了合成生物学近年来在生命科学基础研究中“建物致知”方面的重要进展,列举了其在化工、医药、食品、环境等应用领域中“建物致用”的具体案例,展现了合成生物学对人类社会全面发展正在发挥的重大影响,强调了为确保合成生物学的健康、快速发展,构建会聚生态系统与治理体系的重要性。

关键词：合成生物学赋能会聚创新生态系统

一种天然共生细菌通过酸化伊蚊肠道抑制蚊媒病毒感染传播

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科学通报 2024年第21期69卷 3070-3072页

作者：高涵胡文倩王四宝新基石科学实验室中国科学院昆虫发育与进化生物学重点实验室中国科学院分子植物科学卓越创新中心中国科学院植物生理生态研究所上海200032

登革热、寨卡热、基孔肯雅热、西尼罗热和黄热病等蚊媒病毒传染病,每年导致全球数亿人感染,对全球公共卫生构成了严峻威胁^([1]).登革热和寨卡热是两种最具代表性的蚊媒病毒传染病,登革热是传播最广的虫媒病毒,在全球100多个国家感染流... 详细信息

登革热、寨卡热、基孔肯雅热、西尼罗热和黄热病等蚊媒病毒传染病,每年导致全球数亿人感染,对全球公共卫生构成了严峻威胁^([1]).登革热和寨卡热是两种最具代表性的蚊媒病毒传染病,登革热是传播最广的虫媒病毒,在全球100多个国家感染流行,每年引发约4亿人感染^([2]).据世界卫生组织(WHO)统计显示,在过去20年中,登革热的全球发病率显著上升,已经成为全球严重的公共卫生负担.2000~2019年,世界卫生组织记录了全球报告病例的10倍激增.自2023年初以来,全球范围内登革热病例激增,已蔓延到以前未受登革热影响的地区.

关键词：基孔肯雅热感染传播蚊媒病毒全球公共卫生登革热虫媒病毒共生细菌报告病例

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新疆伊犁地区野杏树衰退的水碳生理机制

植物生态学报 2024年

作者：欧阳艺蕾龚雪伟段春旸张驰马尘扬韩鹏张元明郝广友中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室中国科学院大学中国科学院沈阳应用生态研究所大青沟沙地生态实验站中国科学院新疆生态与地理研究所

新疆野杏(Prunus armeniaca var. ansu)是世界杏的起源种之一,具有重要的经济和生态价值,近年来新疆野杏林出现了严重的衰退死亡现象,开展相关衰退机制研究对其资源保育和恢复具有重要意义。该研究以新疆伊犁地区相对健康(枯枝率≤30%)... 详细信息

新疆野杏(Prunus armeniaca var. ansu)是世界杏的起源种之一,具有重要的经济和生态价值,近年来新疆野杏林出现了严重的衰退死亡现象,开展相关衰退机制研究对其资源保育和恢复具有重要意义。该研究以新疆伊犁地区相对健康(枯枝率≤30%)和严重衰退(枯枝率≥70%)的野杏树为研究对象,分析了碳失衡和木质部水力功能损伤在介导该树种衰退死亡过程中所起的作用。研究结果表明,严重衰退野杏树枝条水平的叶面积显著减少,但比叶质量、相对叶绿素含量和气孔导度在严重衰退和相对健康野杏树之间无显著差异。严重衰退野杏树的正午叶片水势、枝条水分传输效率和栓塞抵抗力均显著低于相对健康的野杏树,发生了明显的木质部水分传输障碍。严重衰退野杏树的非结构性碳水化合物(NSC)总含量低于相对健康的野杏树,但枝条木质部中可溶性糖与淀粉含量比例显著升高。水分传输效率的下降伴随着固碳能力和NSC库存的降低,碳失衡进一步导致树木对病虫害的防御能力降低,形成恶性循环最终导致树木衰退死亡。

关键词：野杏树木死亡水力障碍碳失衡

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盐碱土壤植物修复机制研究进展

生态学杂志 2024年第5期43卷 1453-1462页

作者：周杰王志春杨帆中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关... 详细信息

盐碱土在世界范围内广泛分布,却难以开发为农业用地,造成土地资源的浪费。过去几十年以来,人们致力于探索盐碱土的改良方法并初见成效。但在这些改良方法中,存在不同程度的环境、投入和成本等制约因素。随着人们对生态环境问题的深入关注,利用植物修复盐碱土的相关研究日益增多。植物修复是一种兼具生态效益和经济效益的盐碱土改良方法。虽然大多数植物在盐碱胁迫下生长发育受到影响,但一些植物在长期进化过程中形成了对盐碱环境的适应机制,能够通过生理、形态和分子的变化改善土壤的理化性质,进而达到修复盐碱土的效果。本文从植物地上部收获带走盐分、根系生长改善土壤物理性质、植物残体改善土壤理化性质、根系分泌物增加H+、根呼吸以及微生物协同植物修复共六个方面对盐碱土植物修复机制进行了综述。在系统总结现有研究进展的基础上,指出未来研究应对植物修复过程中如何在节省时间成本的基础上发挥其修复功效进行更为深入的研究,旨在最大程度发挥植物的修复作用,为盐碱地治理提供科学支撑。

关键词：盐碱土植物修复根区CO_(2) 根系分泌物根际微生物

不同放牧管理方式对新疆山地草原植物群落特征的影响

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干旱区研究 2024年第1期41卷 124-134页

作者：李小锋惠婷婷李耀明毛洁菲王光宇范连连新疆巴里坤县草原工作站新疆巴里坤839200 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院中亚生态与环境研究中心新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

本研究基于巴里坤县国家级山地草原监测站10 a植物群落观测数据,探究了长期不同放牧管理方式(长期禁牧M0、冬季放牧M1和全年放牧M2)对新疆山地草原植物群落特征值、植物多样性及多样性与地上生物量之间关系的影响。结果表明:M0、M1和M2... 详细信息

本研究基于巴里坤县国家级山地草原监测站10 a植物群落观测数据,探究了长期不同放牧管理方式(长期禁牧M0、冬季放牧M1和全年放牧M2)对新疆山地草原植物群落特征值、植物多样性及多样性与地上生物量之间关系的影响。结果表明:M0、M1和M2对优势种沙生针茅重要值无显著影响,M1和M2提高了非优势及草地退化的指示物种芨芨草、醉马草的重要值;随着放牧强度的增加,群落高度、盖度、密度、地上生物量及其响应比显著下降;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在各放牧处理下均无显著差异,但Margalef丰富度指数随放牧强度显著增加;M0处理地上生物量与Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数负相关,M1处理地上生物量与Margalef丰富度指数负相关。随着处理时间的增加,长期禁牧有利于退化草地的恢复,提高了群落特征值,在一定程度上有利于草地生产力的提高和群落稳定性的维持;放牧会影响生态系统中资源的再分配,导致物种多样性的增加,但是全年放牧管理方式下草地则退化加剧。

关键词：放牧管理山地草原群落特征可持续发展物种多样性新疆

模拟增温对植物叶片δ^(13)C值的影响:全球Meta分析

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生态学报 2024年第12期44卷 5412-5421页

作者：张莉莉叶志成廖凯华朱青赖晓明郭长强中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 中国科学院大学南京学院南京211135 中国科学院南京地理与湖泊研究所鄱阳湖湖泊湿地综合研究站九江332899

温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系... 详细信息

温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对立地环境快速调整和资源变化的适应策略,是当前全球变化研究中的重点。植物叶片碳稳定同位素比值(δ^(13)C)是反映植物长期水分利用效率的关键指标,但全球气候变暖对植物叶片δ^(13)C值的影响仍存在较大争议。该研究利用Meta分析整合全球范围内51份相关研究文献中的371组数据,较为系统地评估模拟增温对植物叶片δ^(13)C及其生理生态指标的影响。结果表明,模拟增温能够使叶片δ^(13)C值显著升高0.6%(P植物光合作用的同时提高了叶片呼吸速率(R_(d)),导致光合产物不断被消耗、叶片碳(C)降低,最终使叶片P_(n)降低并且叶片δ^(13)C产生富集现象。通过进一步对影响因素分析发现,叶片δ^(13)C值对增温的响应主要受增温时间、高程和年均气温等控制(相对重要性指数分别为1.00、0.97和0.92)。另外,模拟增温时选用不同的增温模式对叶片δ^(13)C值也具有显著不同的影响,采用红外线加热、土柱置换和电缆增温等方法对叶片δ^(13)C值具有正向促进作用(效应值分别为0.70、0.44和0.35),而采用遮阳屏与开顶箱增温等方法具有负向作用(效应值分别为-0.17和-0.09)。研究结论对于深入理解全球变化背景下植物水分利用的响应特征具有重要的理论意义,以期为今后该领域的植物生长研究提供理论依据和有效支撑。

关键词：模拟增温叶片δ^(13)C Meta分析气孔导度呼吸速率植物水分利用效率

木本植物应对干旱胁迫的响应机制:基于水力学性状视角

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生态学报 2024年第7期44卷 2688-2705页

作者：程莉李玉霖宁志英杨红玲詹瑾姚博中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站通辽028300

干旱最显著的影响表现在区域尺度的森林死亡事件中,可以在短时间内杀死数百万棵树木。鉴于未来极端干旱事件的频率和强度可能随温度的升高而增加,迫切需要明确树木对干旱胁迫的响应对策以及衰退死亡机理,揭示木本植物在干旱环境中存活... 详细信息

干旱最显著的影响表现在区域尺度的森林死亡事件中,可以在短时间内杀死数百万棵树木。鉴于未来极端干旱事件的频率和强度可能随温度的升高而增加,迫切需要明确树木对干旱胁迫的响应对策以及衰退死亡机理,揭示木本植物在干旱环境中存活和死亡的生理机制,了解树木在未来气候下的适应机制,提高预测树木对干旱反应的准确性。在常用植物功能性状的基础上,重点纳入与植物水分运输能力及耐旱性相关的水力学性状,系统总结了:1)植物木质部水分运输的物理机制;2)植物应对干旱胁迫的水力响应过程:3)干旱胁迫下木本植物水分利用对策;以及4)干旱胁迫下木本植物衰退/死亡机理。最后,提出3个尚待解决的主要问题:1)加强纳入水力性状阐明植物对干旱胁迫的响应和调节机制;2)加强从全株植物的角度考虑植物不同组织性状间的关系;3)深入探究树木干旱致死机理。

关键词：木本植物干旱胁迫水力性状水分运输策略干旱致死机理

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